电梯中的 SARS-CoV-2 缓解措施

识别冠状病毒和电梯外壳的特征并检查电梯消毒的技术方案 

2 年发现导致 COVID-19 的病毒 SARS-CoV-2019 改变了每个人的生活，需要解决方案恢复正常。 重新开放建筑物并帮助恢复业务正常所需的一种解决方案是电梯消毒。 已经设计、销售和销售了多种系统，但很少有经过权威机构批准的功效和测试研究。 本文介绍了第三方测试、政府认证和提供的已知技术。 考虑到当今可用的知识，它还考虑了电梯空间。 为了做出明智的购买决定，业​​主应考虑一种方法的持续有效性、部署成本、长期维护、是否存在任何残留风险以及重新灯管、重新过滤和重新供应的难易程度。 电梯安全规范问题也将被考虑在内。

探索了利用目前可用的技术消除电梯内的空气传播病原体（特别是 SARS-CoV-2）。 考虑到电梯采用强制或自然通风，开门和关门，用户进入和按下按钮，咳嗽，打喷嚏，在电梯内外传播病毒，使当前和未来的乘客受到残留在空气中的传染性病毒飞沫和降落的病毒颗粒的影响（fomites），复杂性似乎势不可挡。 目标是在不造成伤害的情况下尽快消除病原体。 并非所有当前销售的技术都这样做。 有些人做得很少，使他们比其他做得少的人做得更好。 然而，一种技术接近完美。

病毒特征

冠状病毒是一组相关的 RNA 病毒，可引起哺乳动物和鸟类的疾病。 在人类和鸟类中，它们会引起呼吸道感染，范围从轻微到致命。 人类的轻度疾病包括一些普通感冒，而更致命的变种会导致严重急性呼吸系统综合症 (SARS)、中东呼吸综合症 (MERS) 和 COVID-19。 它们是具有正链单链 RNA 基因组和螺旋对称核衣壳的包膜病毒。 根据维基百科，它们具有从表面突出的特征性棒状尖刺，在电子显微照片中产生的图像让人联想到日冕，它们的名字来源于日冕。 在阴性染色的 SARS-CoV-2 的相对大小分析（通过电子显微镜）中，研究人员确定该病毒的直径范围在 60 到 140 nm 之间。 [1] 除了测量病毒颗粒的球形大小外，还证实了SARS-CoV-2最外表面周围的肿瘤大小可以在9到12纳米之间变化。 [2] 相比之下，人发的典型厚度为 60-120 µm。 因此，400-1,000 个 SARS-CoV-2 颗粒可以构成一根头发的宽度。 [2] 普通感冒也是由冠状病毒科引起的。 冠状病毒不是甲型流感的原因，甲型流感属于正粘病毒组； 理想情况下，所有解决方案都可以消除所有致病病毒。

疾病控制与预防中心 (CDC) 发布了有关病毒如何传播的信息。 呼吸道病毒感染主要通过以下方式传播：

• 接触传播是通过与感染者的直接接触（例如，握手时的接触）或已被污染的物品或表面而传播的感染。 后者有时被称为“污染物传播”。

• 飞沫传播是通过接触感染者呼出的含病毒的呼吸道飞沫（即较大和较小的飞沫和颗粒）而传播的感染。 当某人靠近感染者时，最有可能发生传播，通常在大约 6 英尺以内。

• 空气传播是通过接触含有病毒的呼吸道飞沫而传播的感染，这些飞沫由较小的飞沫和颗粒组成，这些飞沫和颗粒可以长时间（通常大于 6 英尺）和时间（通常为数小时）悬浮在空气中。 [4] 空气传播风险取决于房间内空气中病毒的浓度、空间内的居住者吸入病毒的速度以及暴露的持续时间。 [3]

根据 CDC 的说法，SARS-CoV-2 的流行病学（对人群中疾病的原因、分布和控制的研究）表明，大多数感染是通过密切接触传播的，而不是通过空气传播。 通过空气传播有效传播的疾病往往具有高发病率，因为它们可以迅速到达并感染许多人。 我们知道，很大一部分 SARS-CoV-2 感染（估计为 40-45%）是没有症状的，并且感染可以由没有症状的人传播。 因此，如果 SARS-CoV-2 主要通过麻疹等空气传播传播，专家们预计会在 2020 年初观察到感染的全球传播速度要快得多，并且通过血清调查测量的既往感染百分比更高。

现有数据表明，SARS-CoV-2 的传播更像大多数其他常见呼吸道病毒，主要通过短距离（例如，小于 6 英尺）内的呼吸道飞沫传播。 没有证据表明可以有效传播（即常规、快速传播）到远处的人或在感染者在那里几个小时后进入空间的人。 [4]

SARS-CoV-2 通过空气飞沫传播表明应该控制空气中的病毒暴露。 美国供暖、制冷和空调专家协会 (ASHRAE) 解释说：“传染性气溶胶是液体或固体颗粒通过气体（通常是空气）以细碎状态均匀分布的系统。 （它们小而有活力，表现得很像气体，但它们可以从气体中过滤掉。）”[5] 这将是受感染者说话、唱歌、大喊大叫、咳嗽或打喷嚏时提供的病毒. 改变建筑运营，包括供暖、通风和空调系统的运营，可以减少空气传播。

带有病毒的空气飞沫比病毒本身还大。 病毒颗粒非常小：小于 140 nm。 但是，我们知道由于脂质包膜以及咳嗽/打喷嚏时排出的痰/唾液，它更大且更粘。 因此，它会与其他粒子结块，使它们变大。 [6]

根据最近发表在《新英格兰医学杂志》上的一项研究，该病毒的存活率（在空气和表面没有消毒的情况下多久没有危险）在几小时到几天之间。 研究发现，该病毒在塑料上可存活长达 72 小时，在不锈钢上可存活 48 小时，在纸板上可存活 24 小时，在铜上可存活 4 小时。 它也可以在空气中检测 3 小时。 [7] 另一项研究表明，病毒的环境稳定性半衰期为 1 小时，这意味着对于一定数量的病毒细胞，在 1 小时内，一半会以气溶胶形式死亡。 [1] 在电梯中必须考虑停用时间。 任何制造商声称的病毒灭活功效必须仅将减去自然半衰期灭活后的活生物体灭活归功于此。

电梯信息

乘客电梯的面积相对较小。 出于讨论的目的，让我们假设大多数小木屋高 8 英尺。 一个非常大的乘客电梯是 10 英尺 X 10 英尺。= 100 英尺² 面积，给出大约 800 英尺的内部立方面积³. 在北美，额定载荷为 2,500 磅的更典型尺寸的驾驶室只有 29.1 英尺² 立方体面积约为 233 英尺³. 这些是在讨论气流时要考虑的电梯内风量的一般参数。

通常情况下，电梯的设计目标是在1分钟或更短时间内从主楼层直达顶层。然而，电梯在上升过程中每层都会停靠，导致每次停靠大约延迟10秒。这被称为楼层间停留时间。乘客在电梯内的时间可能从单层运行的15秒到直达顶层的1分钟不等，也可能是每层都停靠的循环运行，此时电梯运行时间为1分钟×（楼层数-1）×10秒。因此，上升25层可能使乘客在电梯轿厢内停留至少15秒，最长可达1分钟+（24×10秒）=5分钟。这种情况发生的概率很低；几乎不可能每层都有乘客。然而，这是理论上每层都有乘客离开时的最长时间。乘客在电梯中的暴露时间通常为 15 秒至 5 分钟。

电梯是有要求的 ASME A17.1/CSA B44 电梯和自动扶梯安全规范 通风。 通风可以是自然的，这意味着可能有也可能没有通风扇。 必须有相当于电梯面积 3.5% 的通风口。 在我们的大型电梯示例中，3.5 英尺的 100%² = 0.35英尺². 该面积计算包括车门周围的间隙以及圆顶或驾驶室顶部（如果存在）中风扇切口的面积。 要求通风口均匀分布在轿厢的上下象限。 

随着轿厢移动，电梯外的空气流动自然会从轿厢的高压侧流向低压侧。 即使没有通风扇，这种压差中的一些也会导致内部气流。 不移动时，只有乘客热量产生的热流才会引起气流，无需换气扇。 这种内部气流的复杂性使得无法确定气流将来自/到达的位置或计算空气的混合或空气中颗粒将去的位置。 正如模拟气流的研究表明的那样，电梯在移动过程中以及门打开和关闭时内部的空气会发生变化。 所有模型都做出一般假设以得出一些结论，但所有电梯制造商的独特通风口设计不可能有特定的气流模式； 它们将被概括。

电梯在每个层站都有入口，当打开时，将允许空气从建筑物楼层移动到电梯（反之亦然，取决于建筑物加压设计）。 电梯井道和建筑压力可能永远不会平衡，除非是巧合； 根据设计，电梯井道压力相对于建筑物楼层压力更可能略为正。 还有许多其他影响：当天有多大风、外部温度相对于内部温度、组内有多少部电梯、电梯门是打开还是关闭、电梯是移动还是静止以及大楼大堂是否有开/关门或旋转门。 在最坏的情况下，如果病毒传播者在建筑物大厅内，并且当电梯门打开时空气进入电梯，电梯乘客在乘坐期间（15 秒到 5 分钟）将暴露于该病毒载量）。 反之亦然：如果吊具在电梯里，空气流向大楼，大厅就会受到污染。

T. Dbouk 和 D. Drikakis 编写了电梯中乘客咳嗽和打喷嚏的详细信息，以及使用建模来说明分散模式的预期气流。 [8] 由于每次咳嗽或打喷嚏都是潜在的病毒传播者，因此可以可视化基于此模型的病毒的消除或灭活，从而进行合理的设计考虑。 该研究得出的结论是，模拟结果表明，在空气流通最少的电梯中，电梯内病毒传播的风险最高。 他们的结论是，“这是由于电梯内的流动混合减少； 因此，监管机构应根据建筑物的类型确定所需的最低通风量，”[8] 认识到病毒的空气传播性质。 此外，如果它没有被吹走或在空气中失活，它仍然可以呼吸。

很明显，电梯内的缓解措施对于灭活病毒是必要的。 简单地从驾驶室通风到井道，病毒可以在井道中存活数小时，这不是解决方案。 电梯外面也是同样的气氛，空气刚刚从驾驶室里出来。 单独过滤具有残留风险，例如从不更换过滤器、移除过滤器而不更换它、当过滤器可能有活性病毒浓度时丢弃过滤器等。因此，有必要采取一种处理方式。

政府认证

环境保护署 (EPA) 已确定声称病毒灭活系统的系统必须经过测试和批准。 XNUMX 月份，EPA 仅测试并认证了使用三甘醇 (TEG) 的系统对人体暴露和病毒灭活功效的有效性和安全性。 鉴于引入的技术声称在没有消费者保护的情况下病毒灭活，这是一个重要的变化。 这些技术将而且应该受到更严格的审查，买家应该了解这一事实。 在撰写本文时，EPA 或食品和药物管理局 (FDA) 对本文中解释的技术的有效性和安全性进行的测试尚未公布。

一家制造商声称拥有 UL 认证。 虽然在许多规范中引用了许多 UL 标准，但 UL 是一个独立的实验室，负责编写标准，然后测试是否符合标准。 在没有看到设备测试的类别的情况下，必须仔细审查任何声明。 例如，符合防火和防震外壳标准并不能证明它会灭活病毒颗粒。

大多数司法管辖区采用 ASHRAE 要求。 在一份重申的“关于传染性气溶胶的立场文件”[5] 中，该组织得出的结论是，虽然其“关于过滤和空气净化的立场文件”[33] 并未建议或反对在空气系统中使用紫外线能为了最大限度地降低传染性气溶胶的风险，CDC 已批准紫外线杀菌辐射 (UVGI) 作为过滤的辅助手段以降低结核病风险，并已发布其应用指南（CDC 2005、2009）（证据级别 A）。” 其他处理技术，包括光催化氧化 (PCO)、光催化电化学氧化 (PECO) 和针尖双极电离 (NBPI)，甚至都没有得到解决。

从政府认证的角度来看，EPA 批准应被视为电梯中任何病毒灭活系统考虑的有效性和安全性的黄金标准。 系统必须证明用于灭活病毒的过程、过程需要多长时间、灭活率、任何副产品及其过程和独立测试证明其有效性与测试设计的行业协议。 例如，这将是具有典型通风口和不同方向气流的标准尺寸电梯。 这将允许采用苹果对苹果的方法来确定电梯内部的理想解决方案。

病毒灭活

如何灭活（消除、杀死、破坏）SARS-CoV-2 病毒包括几种技术策略：通过过滤和去除来捕获、用紫外线能量轰击其 RNA、使用强氧化剂破坏 RNA 周围的保护壳或使用杀病毒剂在称为“细胞裂解”的过程中灭活病毒。 每种方法都具有一定程度的功效，具体取决于其工作方式、部署方式、组件的长期佩戴方式以及维护方式。 了解这是如何实现的，应考虑与健康和安全、EPA 认证、成本、功效和系统维护相关的问题。 可以用最少的钱获得最好的结果，同时了解市场上每种方法的承诺、任何负面健康影响以及可以交付的结果。

冠状病毒外膜由由脂质（脂肪）细胞连接的蛋白质茎组成，形成一个球体。 蛋白质茎就像粘在人体细胞上的尼龙搭扣钩。 一旦贴上，病毒就会侵入人体的正常细胞。 它快速复制，导致身体发射免疫细胞来摧毁入侵者。 病毒复制的速度是 COVID-19 的主要问题，因为免疫缺陷的人无法像病毒复制一样快或快地形成免疫保护。 这导致病毒细胞的级联反应压倒了正常的细胞功能并阻止了正常的身体功能，尤其是在肺部。 无法吸收氧气将导致住院治疗，在最坏的情况下，插管系统会使用呼吸机迫使氧气进入肺部，以补偿生存所需的氧气转移。

任何病毒细胞暴露的减少都会降低感染的风险，但破坏病毒的东西也可能破坏正常的人体细胞。 因此，任何解决方案都应通过实验室测试进行审查，以获得政府当局的认证和批准，或者旨在防止所有暴露于人类。 这些溶液在其消毒剂表中的“EPA List N”中。 [10] 目前，此列表中只有化学溶液，由于功效声明的重要性以及过度暴露于电离粒子、臭氧 (O3) 和/或其他副产品的残留危害，目前正在讨论添加其他技术的努力。

任何技术的从摇篮到坟墓的安装都必须考虑在安装过程中执行维护以及拆卸和处置组件时意外暴露的可预见风险。 例如，高效微粒空气 (HEPA) 过滤可能是一种策略，但更换过滤器可能会导致意外接触大量浓缩病毒。 如果没有确保安全处置受污染过滤器的方法，就会存在意外接触的残留风险。 另一个考虑是灯烧坏的通知。 如果声称是病毒灭活，那么相信在组件不工作时有充分保护不仅仅是一种麻烦。

时间是最重要的考虑因素，因为乘客在电梯中的时间至少为 15 秒，最长可能为 5 分钟。 在最好的情况下，任何技术都必须在吸入之前灭活病毒。 假设一个气溶胶液滴被打喷嚏，阿姆斯特丹大学的一项研究发现，这些液滴需要不同的时间才能落到电梯的地板上。 这推断飞沫在空气中悬浮了一段时间，可以被吸入。 [11]

由于病毒最多可以存活两天，它可以在电梯内保持气溶胶状态 3-25 分钟，乘客在其入住期间将暴露在空气中。 理想的解决方案是可以在几秒钟而不是几分钟内灭活病毒。 该技术必须能够在尽可能短的时间内去除大量病毒颗粒，否则它的保护作用不如声称保护的多。 这相当于声称有杀死蜜蜂的解决方案，但它一次只能杀死 10 只蜜蜂中的 100,000 只。 该技术已被证明可以杀死蜜蜂，但它更适合偶尔的蜜蜂而不是蜂群。

解决方案

在最短的时间内消除电梯中的病毒颗粒，而不伤害乘客，是目标。 这假设存在病毒颗粒，乘客在带有病毒颗粒的电梯中停留 15 秒至 5 分钟，成人每分钟呼吸 12-16 次（学龄前儿童每分钟最多 34 次）并且病毒颗粒在空气中停留 25 分钟曾经以空气飞沫的形式从感染者身上散发出来。

现在在此背景下讨论市场上的解决方案。 每项之后都会得出关于其安全性、维护要求、基于研究的功效、测试组织的认证和政府批准的结论。 为了使本文具有一般性以供正常阅读，需要一些科学知识来了解技术的预期效果和任何意外效果。

负离子空气净化器

市场上常见的解决方案是离子发生器。 这项技术有许多变体——每一个都有比各种竞争对手的专利改进——但都源于产生离子的概念。 这些设备随时可用，主要用于空气中漂浮颗粒的室内空气质量 (IAQ) 管理。 它们还吸引病毒颗粒，并可以产生破坏病毒膜的电离元素，使病毒失活。 通用技术使用不同制造商的描述进行解释，在此引用。

在物理和化学中，等离子体是一种类似气体的物质状态，其中粒子被电离。 加热气体可能会使其分子或原子电离（减少或增加其中的电子数量），从而将其变成等离子体，其中包含带电粒子（正离子和负离子/离子）。

电离技术产生离子流，将流过的水蒸气分解成羟基（OH 离子），进入通风气流。 由于电荷不平衡，这些离子被拉回一起重新形成 H2O 分子，即它们的自然状态。 在过渡期间，空气传播的病毒颗粒可能会被离子吸引。 例如，它们包裹着 SARS-CoV-2，并刺穿其膜上的蛋白质尖峰，使病毒失活。 病毒的主要灭活是由于正氢和负氧离子与其相互作用而引起的分子分解。

这些系统的批评者引用了夸大功效的结果。 一项研究结果表明这些离子会造成肺损伤。 [13] 这些系统通常安装在供暖、通风和空调 (HVAC) 增压室中，并在风扇电机打开时打开，产生的离子在增压室中发生反应，形成团块，由于离子聚集到病毒上而导致颗粒变大颗粒促进过滤。

实际上，引入气流中的等离子体场和产生的自由基数量不能灭活所有病毒颗粒。 一些粒子绕过等离子场； 其他的可能会通过等离子体场，但由于自由基数量有限而不会被吸引。 虽然可能会发生减少，但该过程并非完全失活。 在恢复其非电离状态之前，离子仅保持活性 1 分钟或更短时间。 [14] 必须通过产生许多羟基自由基并将粒子吹过等离子体来抵消这种短暂的寿命，等离子体是由离子化的羟基所包围的区域。

电离器技术需要在电梯、风扇、过滤器以及进气和排放调节器上创建一个通风系统，在这些地方，更清洁的空气通过定向管道被强制进入电梯的可呼吸区域。 这种类型的通风系统和改造现有电梯需要昂贵的劳动力和重新设计的驾驶室外壳。 电梯静置 30 分钟可能会进行彻底消毒。 随着电梯开始移动人员（风险较高的时期），没有足够的时间进行重大消毒。

EPA 尚未批准确定离子发生器系统作为抗菌空气处理的功效。 虽然它们在当今的建筑 HVAC 系统中普遍使用，但它们并未得到 ASHRAE 的认可。 “从医疗环境中的实验和计算流体动力学 (CFD) 研究中可以看出，个性化通风系统与局部或个性化排气装置相结合，进一步增强了减轻呼吸区暴露的整体能力，”杨等人说.; 博拉希科夫等人； 和 Bivolarova 等人[15-20] ASHRAE 跟进，“但是，没有已知的流行病学研究表明传染病传播减少。 （证据级别 B）”。[33]

许多电离系统制造商声称他们的系统是一种抗菌空气处理系统。 然而，没有人发表任何经 EPA 审查的 SARS-CoV-2 或其批准的替代 MS2 噬菌体灭活的测试结果。 [21] 迄今为止，它们的主要用途是以缓慢的速度改善室内空气质量。 制造商声称杀死病毒颗粒可能是正确的，因为该技术确实使它们失活； 然而，灭活速度和分配“清洁”空气的复杂性是问题所在。

非催化离子发生器系统具有以下名称：双极离子化（冷等离子体离子化）和 NBPI。 当向带有两个电极的管子通电时，这些系统会产生负离子和正离子，这些电极与空气中的水蒸气和氧气反应产生自由基。 自由基可以杀死微生物并分解异味，改善室内空气质量。 [22] 请注意，此声明不包括在短时间内以任何显着速度减少病毒。 早期系统也开发了 O3，但现代系统产生的 O3 较少，以符合 EPA 暴露限制。 一家制造商根据 UL 867 进行了测试，该标准将 O3 的体积限制为百万分之 0.05。

NBPI

NBPI 已由位于加利福尼亚州科斯塔梅萨的实验室创新生物分析对病毒颗粒进行了独立测试，结果表明，在旨在复制被占用建筑物的条件下，99.4 分钟内，病毒颗粒在室内的灭活率为 30%。 [23] 虽然这些结果看起来令人印象深刻，但测试是在一个 1 英尺 3 的房间内完成的，没有外部通风，离子不受限制。 这不考虑电梯内部的气流。 结果也没有分离病毒介质的自然死亡和计算实际的离子灭活功效。 例如，如果引入 100,000 个病毒颗粒，估计有 7% 的病毒颗粒会自然死亡，剩下 93% 的生物体被激活。 在声称功效时，报告必须表明对活人 93% 的功效，而不是因为未经任何治疗而发生的 7% 自然衰变。 灭活也需要几分钟才能灭活高浓度的病毒，使这种方法无法在电梯中使用。

奥的斯最近宣布了一种空气净化系统，声称其建模结果表明使用 NPBI 可将风险暴露降低 20-30%，具体取决于乘坐时间和乘客在电梯内的位置。 此外，使用 NPBI，结合所有乘客正确使用口罩，相对风险降低了 60-65%。 [24] 这个结果是积极的，但不是正常乘坐电梯的时间范围内的消毒解决方案。 理想情况下，在几秒钟内减少病毒颗粒将是一个更好的解决方案。

催化离子发生器

PCO 和 PECO

在光催化过程中应用紫外线来激发和激活催化剂以开始化学反应，从而向空气中添加更多的氧化剂自由基（除了紫外线本身）。 PCO 空气系统使用非常活跃的光带 UV-C 来引发反应。 然而，众所周知，UV-C 也会产生 O3，O3 也是一种强氧化剂，对生物有毒。 应始终小心谨慎，确保没有人、宠物或室内植物暴露于高浓度的 O25。 [XNUMX]

最有效的氧化剂自由基是羟基 (OH-)，在空气中的水和氧气的帮助下，它甚至可以氧化最坚硬的有机分子。 氧化通常将有机化合物转化为二氧化碳、水和其他微量气体。 这种空气净化过程由纯或掺杂的金属氧化物半导体材料（如二氧化钛）作为催化剂组成，由 UV-A（400-315 nm）、UV-C（280-200 nm）或UV-V（低于 200 nm）以生成 OH- 离子。 除非将 UV-C 限制在 3 nm，否则也会生成 O253.7，因为在该频率下 PCO 过程中不会吸收氧气。

研究 [26] 已经记录了 PCO 的其他副产品，包括甲醛，一种已知的致癌物质。 此外，它还会产生其他不需要的化合物，如三氯乙烯、丙酮、苯和甲苯。 [28]

Haldane King 在“PECO 诉 PCO 空气净化器：它们有何不同？”中写道：

“PCO 和 PECO 工艺之间的主要区别在于考虑了光子产生的负电子和正空穴。 由于负电子倾向于与正空穴快速复合，因此在 PCO 中使用的催化剂的情况下，可用于反应的空穴较少，这导致低量子效率。 另一方面，PECO 过程结合自由电子并使它们与正空穴分离足够长的时间，以便空穴形成羟基自由基。

“这两个过程之间的这种根本差异[具有]重大后果。 由于电子和空穴的复合，PCO 工艺只能利用一小部分光子，这使得整个工艺效率低下。 低效过程的潜在危险是，由于反应不完全，某些系统可能会产生有毒的氧化副产物，例如甲醛。 另一方面，PECO 的量子效率比 PCO 工艺高出许多数量级，这使得 PECO 氧化过程非常快，从而完全氧化而没有副产物。”[25]

虽然 PCO 和 PECO 可能会产生自由基，但它们需要足够慢的气流才能在净化后的空气重新进入电梯之前灭活病毒颗粒。 没有研究证明这种病毒灭活率，EPA 也没有批准将其作为使用 PECO 工艺的抗菌空气处理。

KLEEMANN 宣传一种 PCO 通风系统，声称可以去除 99.76% 的流感病毒，但没有提供研究来证明这种功效声称的合理性。 虽然暴露于 PCO 灭菌的病毒颗粒可能会被灭活，但没有提供研究来确定进入系统的所有病毒颗粒是否都被灭活，也没有在公司网站上确定这需要多长时间。 [29] 自由基确实可以灭活病毒，但在电梯中需要进一步测试和认证的数量、速度和效果，以确保安全和验证功效。

光氢离子化 (PHI)

这种氧化过程利用双波长紫外线元素靶向多金属催化剂表面，表面涂有二氧化钛、银、铜、铑和亲水涂层。 254 nm 的紫外线能量照射目标表面，激活 PHI 细胞表面上羟基自由基、超氧离子和氢过氧化物的产生。 亲水表面吸收空气中的水分，然后在高级氧化过程中将它们分解为 OH 自由基。 [29] 该技术使用第二个灯，发射 185 nm 的紫外线能量。 该波长的光子能量足以分裂氧分子。 O3 分子被同样从 UV 元素发射的 254 nm 紫外线能量还原为氧气。 O3 排放结果在 .01 ppm 范围内——远低于 0.05 ppm，这是 FDA 和加利福尼亚州认为的安全限制。[30]

旧海岸供暖 + 空调在“什么是光氢离子化以及它如何改善室内空气质量？”中进行了解释：

“PHI 是 RGF Environmental 在 1990 年代后期开发的专利离子化氢过氧化物技术。 简单来说，PHI 通过使用非常细的过氧化氢雾改变空气中颗粒的化学性质来清洁室内空气。 PHI 背后的技术实际上非常简单。 它模拟室外空气中的天然氢过氧化物——大自然自己的改善室内空气质量的系统。 为此，PHI 使用了一种稀有金属催化剂和一种由广谱紫外线激活的水合剂。 这些工具与空气中的环境水分发生反应以产生氢过氧化物。 然后氢过氧化物被电离，使 PHI 更加有效。”[31]

虽然 PHI 可能会产生自由基，但它们同样需要足够慢的气流以在返回空气重新进入电梯之前灭活病毒颗粒。 没有研究证明这种灭活率，EPA 也没有批准将其作为抗病毒缓解技术。 由于病毒灭活的时间延迟，需要安装过滤通风以及乘客的暴露时间，因此不适用于电梯。 这些系统设计用于构建 HVAC 系统，以缓慢而稳定的速度去除颗粒，但无法应对在电梯中的乘客暴露在短时间内病毒灭活的挑战。

紫外线辐射

UVGI 是一种消毒方法，它使用短波紫外线 (UV-C) 光通过破坏核酸和破坏其 DNA 或 RNA 来杀死或灭活微生物，使它们无法执行重要的细胞功能。 整个紫外光谱可以杀死或灭活许多微生物物种，防止它们复制。 253.7 nm 的 UV-C 能量可提供最大的杀菌效果。

Bumbling Biochemist 对 UV RNA 破坏有一个简单的解释：

“我们的细胞使用 DNA 来保存我们的遗传蓝图（基因组）——包含制造（和调节）我们生活所需的所有蛋白质等的指令。 你不想惹它，因为，如果你这样做，像癌症这样的事情可能会发生。 SARS-CoV-2。 . . 是一种 RNA 病毒——它有一个 RNA 基因组，而不是 DNA 基因组——它是单链的，不像我们的基因组是双链的。

“DNA 和 RNA 核苷酸结构对应于紫外线范围内的光。 当 DNA 或 RNA 吸收紫外线时，它会破坏键以形成不正确的键，例如同一条链中相邻碱基之间称为嘧啶二聚体的强键。 如果这些没有得到修复，或者如果它们在基因组被复制之前被错误地“修复”了，那么所有未来的子细胞都会发生永久性突变。

“我们的细胞拥有复杂的机制，可以在 DNA 被复制和错误被传递之前尝试纠正错误，但如果它们受到过多的紫外线照射，它们就会不堪重负，错误就会从裂缝中溜走。 而且，如果这些突变会破坏调节分子之类的东西，细胞就会开始不受控制地生长，从而形成癌性肿瘤。

“病毒没有修复这种断裂 RNA 的希望，因为 [它缺乏] DNA 的复杂机制，而且没有功能性的 RNA，它就无法生存。 UV-C 光可用作消毒剂——但用于表面（可能还有空气）——不适用于人。 如果病毒在某人的皮肤上，并且您用紫外线照射他们，您可能会杀死皮肤上的病毒，但同时也会使该人面临患皮肤癌的风险。 而且，如果病毒在某人体内（他们已经被感染）——将紫外线照射在他们身上并不能治愈他们——紫外线 [将] 被他们的皮肤吸收（可能会破坏他们的 DNA），然后才有机会甚至使用病毒来杀死它。”[32]

UVGI 在 DNA 水平上降解有机物质并灭活微生物。 系统不是过滤器； 因此，空气中会残留无活性的颗粒，如果是死真菌孢子，这些颗粒仍可能导致人类对其整体真菌毒素产生负面反应。 灭活微生物最有效的波长范围是 220-300 nm，峰值效率接近 265 nm。 商业和住宅空气和水系统中 UV-C 的典型来源是低压汞蒸气灯，主要发射接近最佳的 253.7 nm。 UV-C 系统可安装在 HVAC 系统内，照射天花板附近的空气，或并入独立/便携式空气净化器。 [33]

灭活病毒 RNA 的时间需要在紫外线下停留更长的时间（气流较慢）或增加紫外线强度以更快地灭活（气流较高）。 在设计该系统时需要考虑这些变量。

一家制造商声称拥有 UL 认证； 然而，美国环保署并未对该公司进行评估，以确定是否考虑了人体接触水平或功效。 声称 UL 进行了一项研究 [34]，比较了各种粉尘与 PM10 和 PM2.5、挥发性有机化合物 (VOC) 和二氧化碳的颗粒物大小（以颗粒质量 [PM] 为单位）的水平。 以下事件发生在两部电梯中，这两部电梯都被一栋有人居住的建筑物中的人们积极使用。

• 在复式组中，一台电梯（控制）有一个标准的排气扇。

• 在另一部电梯（“测试”）中，安装了 Sterilyft。

• 分析中的颗粒水平连续监测一个月。

虽然这些分析与空气质量有关，但它们与对抗 SARS-CoV-2 的功效没有直接关系。 求职信试图将 PM 中的颗粒大小差异联系起来₁₀ 和PM_2.5 控制和测试电梯之间的测量以减少病毒颗粒，同时还利用紫外线系统灭活病毒。 UL 研究没有测量病毒水平，因此功效基本上不可见。 样本量很小，没有信息可以表征控制和测试电梯在乘客负载、使用时间或其他重要因素方面是否相似。 这项研究在描述 Sterilyft 对空气传播病原体的功效方面几乎没有价值。 它可能会灭活一些病毒颗粒，但有多少以及多快？

在没有看到设备测试的类别的情况下，必须仔细审查任何声明。 符合防火和防震外壳标准并不能证明它可以灭活病毒颗粒。

一家以“Sterilyft”名义销售其产品的制造商已经提供了用于评估的 UL 测试结果。 这项研究 [34] 与 IAQ 有更多关系，声称病毒灭活功效但没有提供测量结果。 例如，它没有给出 12 号车（使用 Sterilfyt）减少低于 13 号车（控制/未使用 Sterilfy）中的颗粒所需的时间数据，它只说空气监测研究是在整个过程中进行的一个月（20 年 20 月 2020 日至 12 年 13 月 XNUMX 日）在 XNUMX 号车和 XNUMX 号车中。仔细审查这项研究会发现一些异常情况。

PM₁₀ 和PM_2.5 （在研究的“附件 C 后的表格”中注明）显示了整个月的数据。 从一开始，12 号车的颗粒物就比 13 号车少了很多。 人们可能希望在治疗前几天看到类似的颗粒密度数据，以确定两部电梯的空气质量是否相似，而不是假设它们是相同的（正如该数据所暗示的那样）。 如果汽车 12 已经更低，相对于自然颗粒物差异，处理的效果如何？ 此外，8 号车 9 月 12 日至 13 日的数据出现无法解释的差距，随后颗粒物有所增加，但仍不及 11 号车中的颗粒物数量。与第 12 页上的图表相比时间戳，表中缺失的数据在图中。 这意味着汽车 XNUMX 中的颗粒物天生就更少。

由于病毒灭活的时间延迟，需要安装过滤通风以及乘客的暴露时间，该技术不适用于电梯。 该系统专为构建 HVAC 系统而设计，以缓慢而稳定的速度去除颗粒，但无法应对电梯中乘客暴露在短时间内病毒灭活的挑战。

干过氧化氢 (DHP)

另一项技术使用专有的光催化剂来生产 DHP。 光催化剂被施加到框架聚酯纤维网上，该网被放置在受调节的气流中。 光触媒涂层网的上游是一个以 363 nm 为中心的 UV-A 灯泡。 安装在设备外壳内的电子镇流器吸收标准电压并用它为灯泡供电。 [36]

产生的 DHP 在空气中均匀混合，附着在病毒颗粒上，破坏膜，使其失去活性。 这已在医院进行了研究，并产生了积极影响。 Unidad Nacional de Oncologia Pediatrica 的这项研究结果表明，DHP 可有效减少表面和空气中的残留微生物生物负载，尽管空气中的减少没有达到统计显着性。 [37]

由于病毒灭活的时间延迟，需要安装过滤通风，其缺乏减少空气中病毒颗粒和乘客暴露时间，因此该技术不适用于电梯。 该系统设计用于构建 HVAC 系统，以缓慢而稳定的速度去除颗粒，但无法应对在电梯乘客暴露的短时间内病毒灭活的挑战。

等离子簇离子

该技术使用等离子体放电，在放电电极上施加电压，从空气中的水和氧气中产生正氢离子和负氧离子。 离子吸引空气中的水分子。 这些围绕离子并形成稳定的簇离子。 离子结合在空气传播的病毒和其他物质的表面，变成 OH 自由基。 OH自由基凭借其极强的氧化能力，迅速从病毒和其他物质表面的蛋白质中提取氢，从而分解蛋白质并抑制活性。 细菌和过敏原等物质的表面主要由蛋白质组成。 从该结构中去除氢原子 (H) 会使不需要的物质失活。 此外，OH 自由基与去除的氢原子 (H) 结合，立即形成水 (H38O)，然后返回到空气中。 [39-XNUMX]

2009 年 [40] 和 2015 年 [41] 的两项大型研究表明，该过程对 H1N1 和 H7N9 病毒有效。 在 99.9 立方米的盒子中，2% 的病毒灭活需要 1 小时，同样不是模拟电梯。

由于病毒灭活的时间延迟，需要安装过滤通风以及乘客的暴露时间，该技术不适用于电梯。 该系统专为构建 HVAC 系统而设计，以缓慢而稳定的速度去除颗粒，但无法应对在电梯中的乘客暴露的短时间内病毒灭活的挑战。

蒸气

汽化过氧化氢 (VHP)

一种常见的消毒技术包括使用汽化的液态过氧化氢，其蒸汽充满空间以对所有暴露的表面进行消毒。 由于其毒性，该空间在 VHP 治疗期间必须未被占用。 它需要密封所有空间，包括所有门口、管道/电气贯穿件以及暖通空调供应和回风口，以防止蒸汽逸出。 在规定的暴露时间之后，剩余的 H2O2 蒸汽会被洗涤并转化为氧气和水，然后才能安全地重新使用该空间。 VHP 在活动的 HVAC 管道和占用空间内产生时的有效性和安全性尚未得到严格研究。 然而，VHP 在高浓度下是危险的，并且通常需要长时间接触才能灭活密闭空间中的细菌和病毒。

这种技术不适用于电梯，因为人是随机出现的。 这与可以预测清空的房间不同。

过滤

高效过滤

HEPA 过滤器已经使用了几十年。 美国能源部和 EPA 根据使用直径 99.97 nm 的气溶胶进行测试时的最低效率为 300% 来定义 HEPA。 EPA 将 300 nm 的直径定义为“最具穿透力的粒径”（MPPS）。 然而，MPPS 可以在 0.3 μm 左右变化，其精确值取决于气溶胶颗粒的性质、过滤材料的类型和流速。

世界卫生组织 (WHO) 建议需要空气传播隔离预防措施的患者的过滤水平应放置在空气传播预防室。 [42] 空气传播预防室是指每小时换气次数 (ACH) 超过 12 次（例如，相当于 80 X 4 X 2 立方米房间的换气次数超过 3 升/秒）和气流方向受控的房间，可用于控制空气传播。感染。 [3] 机械通风室相当于CDC描述的空气传播感染隔离室，该组织称其在空气处理和气流方向上应具有特殊功能，包括：

• 负压差超过 2.5 Pa

• 排气与供应的气流差异超过 125 cfm (56 l/s)

• 从干净到脏的气流

• 密封房间，允许大约 0.5 平方英尺的泄漏

• 新建筑超过 12 ACH，旧建筑超过 6 ACH（例如，相当于 40 X 4 X 2 m3 房间超过 3 l/s）

• 如果室内空气是再循环的，则排放到外面，或 HEPA 过滤器。

以此作为设计指南，可以实现将电梯外壳达到这个水平。 但是，是否需要过滤到这个级别还需要讨论。

SARS-CoV-2 微生物的直径约为 100 nm，并进一步包裹在唾液中，使颗粒大至 140 nm。 因此，仅靠 HEPA 过滤显然是不够的。 必须提供另一种机制来使颗粒静电粘附在过滤介质上，和/或一些其他灭活技术应与过滤器一起使用。

设计任何气流系统都需要确定清洁空气应该在哪里。 例如，在电梯中，这是在呼吸区。 接下来要考虑的是汇率：成人每分钟呼吸 12-16 次，学龄前儿童每分钟呼吸 34 次。 [43] 当风速为 1 mph (5,280 ft/m) 时，您可以认为自己在外面，从而可以轻松地想象空气的变化。 一个成年人每分钟呼吸 16 次，两次呼吸之间有 5,280/16 = 330 英尺的空气通过。 新鲜空气永远不会再呼吸他人呼出的空气或其他人呼出的空气，因为风在吹。 在房间内时，空气会因通风速度而变化，并且可以进行立方面积计算。 例如，如果 100-cfm 系统设计在 30-ft3 的区域内，在考虑了所有限制（如过滤器）后，每分钟有 3.3 次换气，100/30 = 3.3 X 60 = 198 ACH。 这远远超过了世界卫生组织关于超过 12 个 ACH 的建议。 由于电梯的箱体性质以及规范要求的通风孔和进气口和排气口的位置，可能不是每个空气颗粒都被交换，从而证明更高的 ACH 率是合理的。

然而，智能设计将确保呼吸区（2-6 英尺）是过滤空气的去处，而不考虑在地板附近交换空气。 当门打开和新的潜在病毒传播者进入时，复杂性就增加了：他们说话、咳嗽和打喷嚏会将病毒颗粒带入空间，需要排出和过滤它们。 在任何情况下，单独具有高 ACH 的通风/过滤系统都可以在乘坐电梯时去除所有颗粒。

任何通风设计都必须结合到驾驶室外壳中，并且只有少数被引入电梯清单。 任何设计都需要大量劳动力来安装、重新设计驾驶室内部以及在通风系统的整个生命周期内进行持续维护。 此外，不能忘记使用过的过滤器可能含有活病毒，必须安全处理，电梯行业在没有培训的情况下无法完成这项任务。

此过程适用于电梯，因为有时间过滤并确保在呼吸区快速提供清洁空气。 如果采用其他技术，例如 UV、PCA、PECO 和 NBPI，病毒颗粒将进一步减少。 但是，由于在电梯上密集安装，此过程的成本最高。

气溶胶

雾化杀病毒剂

1943 年芝加哥大学研究了 TEG 的抗菌特性。 [44] 研究表明，当气溶胶化的 TEG 微滴凝结在空气传播病毒的膜表面时，这种两亲特性会使病毒失去活性。 [45]

2021 年 2 月，美国环保署 (EPA) 发布了具有里程碑意义的批准，将 Grignard Pure 作为气雾化抗病毒空气处理产品，专门用于对抗 COVID-19 的 SARS-CoV-98。 该产品以低浓度持续释放到室内空间的空气中，有效降低空气中病毒颗粒的水平。 制造商声称可以在 30 秒内在不可见的雾霾水平下有效灭活 XNUMX% 以上的空气传播替代病毒。

纽约大学的研究人员 Jack Caravanos 博士和现任独立环境顾问的退休 EPA 科学家 William Jordan 于 2021 年 XNUMX 月对成分 TEG 进行了广泛测试的报告“评估格氏纯的安全性”。总结其结论：

• 自 1960 年代以来，EPA 和 FDA 已将 TEG 用于这些机构监管的产品中时判定为“低风险”。

• 使用 Grignard Pure 吸入接触 TEG 将低于推荐的安全接触限值，并且比实验室动物吸入毒性研究中不会引起全身影响的浓度低数百倍。

• 接触 TEG 气溶胶可能会对某些敏感个体的眼睛、鼻子或喉咙造成短暂的、轻微的刺激。

EPA 尚未批准确定离子发生器系统作为抗菌空气处理的功效。 虽然它们在当今的建筑 HVAC 系统中普遍使用，但它们并未得到 ASHRAE 的认可。

MS2 噬菌体是 EPA 批准的 SARS-CoV-2 和包括流感在内的数十种病原体的替代品，用于测试。 根据 EPA 的微生物等级，替代病毒比 SARS-CoV-2 更难灭活。 测试表明，空气传播的病毒颗粒在 5 秒内灭活更多，不包括自然死亡，超过 95%。 在罗格斯大学环境科学系的 Gediminas Mainelis 博士和约翰霍普金斯大学环境健康与工程系的 Gurumurthy Ramachandran 博士的指导下，正在对此进行科学审查。 [45] 预计快速灭活率将减少空气中传染性病毒颗粒的负荷。 [46]

对这项新研究的支持来自由 Jaros, Baum & Bolles (JB&B) 在纽约新阿姆斯特丹剧院进行的真实测试。 该系统将极少量的液态 TEG 雾化到热板上，然后将颗粒吹入 HVAC 气流中。 反馈传感器测量 TEG 密度并反馈命令以部署更多产品以保持最低水平，确保病毒灭活水平超过 99%。 测试结果超出了对功效的所有预期。

JB&B 报告称，事实证明，微滴雾化空气传播抗菌剂可以有效、可靠和一致地输送到该 HVAC 系统服务的所有空间。 结果表明，在微滴状态下，TEG 在分配、稀释和分散到占用空间的能力方面有效地表现得像气体。 实时可靠地测量占用空间中的产品浓度，并证明反馈控制回路可以精确控制雾化机的输出。

这个结果很重要，因为它符合在电梯时间范围内使用的时间标准，但会出现以下问题：

• 它是如何补充的？
• 有健康问题吗？
• 这个是从哪里来的？
• 这是什么时候发现的，为什么要花一年时间才能获得批准？

Grignard 经营的一个领域是舞台雾化（白色的一缕雾气覆盖在演员的脚上以产生戏剧效果）。 几十年前，在用于产生雾的成分库中生长的微生物菌落的发现导致了对可以消除该问题的研究。 在提供无毒但同样有效的雾雾的实验中，格利雅发现 TEG 可以防止细菌生长。

我们可能都待在装有 TEG 喷雾系统的房间里。喷雾机的 TEG 已广泛用于家庭。[48] 快进到 2019 年：测试发现 TEG 也能在接触后 2 秒内灭活 SARS-CoV-30。这引起了美国冠状病毒特别工作组的注意，并进行了加速测试。测试最终促成了 EPA 历史上首个抗病毒空气处理剂的批准。

1940 年代对 TEG 的研究 [45] 和之前的研究文件解释了 EPA 和 FDA 对 TEG 中活性成分的判断为“低风险”。 以下内容出现在 2021 年批准的空气处理紧急豁免中，参考了 2003 年 EPA 重新注册资格决定 (RED)：

“[EPA] 已完成对 [TEG] 的人类健康和环境审查，并正在发布其风险管理决定。 该机构已决定 [TEG] 有资格重新注册。 该 RED 解决了将 TEG 作为抑菌剂（针对引起异味的细菌）用于空气消毒和除臭的用途。 该 RED 重新评估了对这些用途的公差要求的豁免。 40 CFR 180.920（69 FR 23124，28 年 2004 月 46 日）中列出了此公差豁免”[XNUMX]

TEG 还被 FDA 批准为 21 CFR 175.105 中列出的食品包装粘合剂的防腐剂。 但是，目前没有 EPA 注册的产品可用于此用途。 TEG 还制定了一项间接食品添加剂法规 (21 CFR 177.1200 [4/1/04])，将其用作玻璃纸中的增塑剂。 这种用途受 FDA 监管。 [49]

EPA 于 2006 年重新注册 TEG 得出的结论是，根据现有的动物研究和其他数据，TEG 表现出低毒性。 此外，有合理的确定性不会对一般人群造成伤害。 这包括对 TEG（作为活性或惰性成分）的累积暴露量的婴儿和儿童的研究，包括所有预期的饮食（食物和水）暴露量和所有其他类型的暴露量（有可靠信息）。 [49]

制造商声称雾化 TEG 在人眼不可见的水平上灭活空气传播的病毒。 [51] 这一点很重要，因为几十年来批准使用密度更高的 TEG 雾化器，空气消毒处理版本是隐形的，但仍保留其病毒灭活特性，密度比 EPA 认为的安全水平低数百倍，并且食品药品监督管理局。

最后，只需要微量的 TEG。 据估计，1加仑。 将持续八周的典型电梯。 不需要通风的设备； 过滤； 或修改，除了增加水箱和雾化装置的电源外，正在设计用于电梯使用。

这个过程适用于电梯，因为当通过反馈保持雾化粒子的密度时，灭活时间是立即的。 新引入的病毒颗粒，当门打开时，会立即遇到灭活的杀病毒剂。 无有毒残留物； 抽真空灭活颗粒与当前的清洁实践没有什么不同。 反馈检测器确保即使在门打开时发生稀释时也能保持高效率。

该系统满足在电梯中使用的所有条件。 然而，必须考虑到典型的强制通风会导致井道围护结构的持续稀释。 在某个时候，整个区域也将被消毒。 风险评估应考虑过量 TEG 对不受监控的井道和建筑空间的影响。 诸如“它可以在空中停留多长时间？”之类的问题。 以及“在电梯井道组件的壁架上放置多年后，TEG 分子会衰变成什么？” 应该摆姿势。

ASME A17.1/CSA B44 规范注意事项

目前，A17.1/CSA B44 电梯和自动扶梯安全规范未涉及用于电梯的消毒设备。 当电梯在带有透明外壳的室外时，HVAC 设备有特定要求，但对温度控制、过滤或消毒没有特定要求。

安装在电梯中的任何设备都需要符合火焰蔓延和烟雾产生的要求，以防破坏者试图点燃内部组件（这种情况非常普遍）。 这些是适用于添加到电梯内部的任何驾驶室组件的典型要求。

A17.1 标准委员会的可能考虑因素应包括要求 EPA 批准安装用于永久固定消毒目的的设备、O3 限制、过滤系统的最低 ACH，可能设置可测试过滤声明的 PM 限制以及维护控制计划对这些设备的维护要求设备。

然而，这些不是传统的电梯设计要求，因为技术解决方案将安装在电梯中，将它们集成到轿厢操作面板、轿厢电源要求、新的检修面板、新的进气和排气调节器以及防破坏缓解措施中。应该考虑的设计考虑因素。 如果仅参考 EPA、NIOHS 和 FDA 对所采用技术的要求（如适用），也应考虑使用语言来保护免受有毒物质的侵害。

结语

本文着手识别病毒和电梯外壳的特征，以及对电梯进行消毒的技术方案。 它还着手确定理想的技术解决方案并评估可用的已知解决方案。 这是基于几个指标、测试中证明的病毒灭活功效、政府审查和批准、安装和维护的便利性以及随着系统老化而持续的功效。

EPA 批准的杀病毒气雾剂的好处远远超过其他技术，因为它可以非常快速地灭活病毒颗粒，而不会对人类产生负面影响。 在公共区域作为雾化器使用了数十年，其密度是电梯所需杀病毒密度的数千倍，这为安全使用该系统提供了最有力的理由。

考虑到乘客的飞行时间以及与其他可能散发病毒颗粒的乘客的直接接触，需要最直接的灭活。 考虑到来自传感器的反馈以提供空气补给，气流的复杂性可以忽略不计。 应进一步研究传感器的定位以确保正确表示密度，并应进行结合强制通风和自然通风的气流研究。

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